人造卫星做课教案
人造卫星教案
【学情分析】学生对人造天体的发射及变轨过程很感兴趣，对万有引力定律的应用还不灵活，特别是对卫星变轨、人造卫星的超重和失重掌握还不很好，课上要注重基础落实。
【教学目标】
知识与技能：
1、掌握解决人造卫星问题的基本思路；
2、同步卫星的特点；
3、人造卫星中的超重和失重，
4、会比较人造卫星在变轨时的能量变化。
过程与方法：
1、在嫦娥1号发射过程的情境中理解变轨问题，
2、在神6视频中理解完全失重问题；
情感与价值观：
1、通过航天技术的教育，渗透爱国主义教育；培养学习兴趣，激发学习热情。
2、通过例题的分析，使学生形成解题思路，体会特殊解题技巧，即获得解决物理问题的认知策略
【重点难点】同步卫星的特点和人造卫星中的超重和失重是本节重点．人造天体变轨过程的能量变化是是本节难重点．
【方法手段】教师引领，学生总结。
【课型】复习课
【课时】1课时
【教学过程】
引入新课：
2008年是中国航天史上最辉煌的一年。“神七”于2008年9月25日21时10分04秒成功升空，宇航员进行了太空行走，并顺利返回。嫦娥一号探月卫星发射成功。这在政治、经济、军事、乃至文化领域都具有非常重大的意义。首先体现了中国强大的综合国力以及相关的尖端科技，是中国发展软实力的又一象征，从经济领域来看，将带动信息、材料、能源、微机电、遥科学等其它新技术的提高，从军事领域来看，表明我国的导弹打卫星和激光摧毁卫星的技术已经日臻成熟。从文化领域来看，探月给人类本身带来了社会发展理念的“颠覆性改变”，人类第一次将思维与身躯同时挣脱地心引力的束缚，进入到地球以外的无限宇宙空间中，实地接触了月球表面，人类之前所摸索出的各种科学理论得到部分验证或反证。我们再回顾一下这一伟大创举。
视频：嫦娥一号探月卫星发射过程动画。
从这一过程来看，卫星的实际发射过程经历以下三个阶段：
“停泊轨道”“转移轨道”和“指定轨道”。那么人造卫星如何变轨，线速度和能量如何变化，以及如何分析在发射过程中的超重、失重现象将是本节的复习重难点。
新课展开，重难点突破：
下面回忆一下上节中复习的内容。我们在上节中已经复习了
一、人造地球卫星的分类、
二、人造地球卫星的绕行速度、角速度、周期与高度的关系。
提问：人造地球卫星的绕行速度、角速度、周期与高度的关系。
三、两种最常见的卫星
1、近地卫星。
近地卫星的轨道半径r可以近似地认为等于地球半径R，由式可得其线速度大小为
v1=7.9×103m/s ；由式 可得其周期为T=5.06×103s=84min 。由②、③式可知，它们分别是绕地球做匀速圆周运动的人造卫星的最大线速度和最小周期。
最大线速度v1=7.9×103m/s
最小周期T=5.06×103s=85min
神舟5号飞船的运行轨道离地面的高度为340km ，线速度约7.6km/s ，周期约90min 。
2、同步卫星。
“同步”的含义就是和地球保持相对静止，所以其周期等于地球自转周期，即T =24h 。
由式G ()2
h r mM +=m ()h r v +2= m 22
4T π（r+h ）可得，同步卫星离地面高度为 h ＝3224πGMT －r ＝3·58×107 m 即其轨道半径是唯一确定的离地面的高度h =3.6×104km ，而且该轨道必须在地球赤道的正上方，运转方向必须跟地球自转方向一致即由西向
东。如果仅与地球自转周期相同而不定点于赤道上空，该卫星就不能与地面
保持相对静止。因为卫星轨道所在平面必然和地球绕日公转轨道平面重合，
同步卫星的线速度 v=
h r GM +=3.07×103m/s
①定周期
②定轨道平面
③定轨道半径 ④定速度（v 和ω）
⑤定点
通讯卫星可以实现全球的电视转播，从图可知，如果能发射三颗相对地面静止的卫星（即同步卫星）并相互联网，即可覆盖全球的每个角落。由于通讯卫星都必须位于赤道上空3.6×107m 处，各卫星之间又不能相距太近，所以，通讯卫星的总数是有限的。设想在赤道所在平面内，以地球中心为圆心隔50放置一颗通讯卫星，全球通讯卫星的总数应为72个。
四、人造天体的发射与变轨
1、人造卫星中的“超重”、“失重”：
①超重状态
人造卫星中在发射阶段，尚未进入预定轨道的加速阶段，具有竖直向上的加速度，卫星
内的所有物体处于超重状态，卫星与物体具有相同的加速度，由于高度h 的增加，使r 增加，导致万F 减小，同时由于升力的变化，使上升加速度a 是个变量，设某一时刻即时加速度为a ，利用弹簧秤测量物体的重力的方法可间接求得距离地面的高度。
【例1】一物体在地球表面重N 16，它在以25s m 的加速度上升的火箭中的视重为N 9，
210s m g =，则此时火箭离地面的距离为地球半径的多少倍？
解析：以物体为对象分析如图所示，设距离地面高度为h ，则：ma F T ＝万-
1)()(2
2=+∴=+-h R Mm G ma h R Mm G T ； 近地附近：16
2==mg R
Mm G ；联立两式解得：R h 3= 【例2】飞船发射过程是一个加速过程，在加速过程中，宇航员处于__超重状
态____状态。人们把这种状态下的重力与静止在地球表面时的重力的比值称为
耐受力值，用K 表示，则K=__ K=1+a/g _____（设宇航员的质量为m ，加速上
升加速度为a ），选择宇般员时，要求他在此状态的耐受值为4≤K ≤12，说明飞
船发射时的加速度值的变化范围__3g ≤a ≤11g _______.
②完全失重状态
卫星进入正常运行轨道，由相同的间距r 决定各物体具有相同的运动状态）、、、T v a ω(。卫星上的所有物体为什么处于完全失重状态，这是理解的一个难点，减小学生理解难的方法就是采用反证法：假设卫星上所有物体还受到其它力的作用，则：/Ma N F F =-=万合，a m N R
M G a <-=2/，假设不成立，因此，凡一切工作原理涉及到重力的有关仪器在卫星中都不能正常使用。
学生举例航天员在太空飞行中的完全失重现象。
【例3】航天飞船进入距地表3R 地的轨道绕地球做圆周运动时，质量为64kg 的宇航员处于_完全失重___状态，他的视重为__0___N 。实际所受力__40___N 。
2、人造卫星的变轨发射
Ⅰ、在同步卫星的实际发射中，大多数国家采取“变轨发射”，发射过程经历以下三个阶
段：
①发射卫星到达200Km —300Km 的圆形轨道上，围绕地球做圆周运动，这条轨道称为
“停泊轨道”；
②当卫星穿过赤道平面A 点时，二级点火工作，使卫星沿一条 较大
的椭圆轨道运行，地球作为椭圆的焦点，当到达远地点B 时，恰
为赤道上空Km 3600处，这条轨道称为“转移轨道”，沿轨道1和
2分别经过A 点时，加速度相同；
③当卫星到达远地点B 时，开动卫星发动机进入同步轨道，并调整运
行姿态从而实现电磁通讯，这个轨道叫“静止轨道”。
Ⅱ、人造卫星如何变轨
卫星从椭圆轨道变到圆轨道或从圆轨道变到椭圆轨道是卫星技术的一个重要方面，卫星
定轨和返回都要用到这个技术．
以卫星从椭圆远点变到圆轨道为例加以分析：如图所示，在轨
道A 点，万有引力F A ＞2
v m r ，要使卫星改做圆周运动，必须满足
F A ＝2v m r 和F A ⊥v ，在远点已满足了F A ⊥v 的条件，所以只需增大速度，让速度增大到2
v m r
＝F A ，这个任务由卫星自带的推进器完成．
这说明人造卫星要从椭圆轨道变到大圆轨道，只要在椭圆轨道的远点由推进器加速，当速度
达到沿圆轨道所需的速度，人造卫星就不再沿椭圆轨道运动而转到大圆轨道．“神州五号”就是通过这种技术变轨的，地球同步卫星也是通过这种技术定点于同步轨道上的．
卫星的回收实际上是卫星发射过程的逆过程。
【例3】 如图所示，某次发射同步卫星时，先进入一个近地的圆轨道，然后在P 点点火加速，进入椭圆形转移轨道（该椭圆轨道的近地点为近地圆轨道上的P ，远地点为同步轨道上的Q ），到达远地点时再次自动点火加速，进入同步轨道。设卫星在近地圆轨道上运行的速率为v 1，在P 点短时间加速后的速率为v 2，沿转移轨道刚到达远地点Q 时的速率为v 3，在Q 点短时间加速后进入同步轨道后的速率为v 4。试比较v 1、v 2、v 3、v 4的大小，并用小于号将它们排列起来______。
解析：根据题意有v 2>v 1、v 4>v 3,而v 1、v 4是绕地球做匀速圆周运动的人造卫星
的线速度，由式②知v 1>v 4,故结论为v 2>v 1>v 4>v 3。卫星沿椭圆轨道由P →Q 运
行时，由机械能守恒可知，其重力势能逐渐增大，动能逐渐减小，因此有v 2>v 3。
3、人造天体在运动过程中的能量关系
当人造天体具有较大的动能时，它将上升到较高的轨道运动，而在较高轨道上运动的人造天体却具有较小的动能。反之，如果人造天体在运动中动能减小，它的轨道半径将减小，在这一过程中，因引力对其做正功，故导致其动能将增大。 同样质量的卫星在不同高度轨道上的机械能不同。其中卫星的动能为r GMm E K 2=，由于重力加速度g 随高度增大而减小，所以重力势能不能再用E k =mgh 计算，而要用到公式r
GMm E P -=（以无穷远处引力势能为零，M 为地球质量，m 为卫星质量，r 为卫星轨道半径。由于从无穷远向地球移动过程中万有引力做正功，所以系统势能减小，为负。）因此机械能为r
GMm E 2-=。同样质量的卫星，轨道半径越大，即离地面越高，卫星具有的机械能越大，发射越困难。
【例4】一组太空人乘坐大空穿梭机，去修理位于离地球表面 6．0×105m 的圆形轨道上的哈勃太空望远镜H ．机组人员使穿梭机S 进入与H 相同的轨道并关闭推动火箭，而望远镜则在穿梭机前方数公里处，如图所示，设G 为引力常数，而M E 为地球质量．（已知：地球半径为 6．4×106m ）
（1）在穿梭机内，一质量为70kg 的太空人的视重是多少？
（2）①计算轨道上的重力加速度的值．
②计算穿梭机在轨道上的速率和周期．
（3）①证明穿梭机的总机械能跟r 1-
成正比，r 为它的轨道半径．
［注：若力 F 与位移r 之间有如下的关系：F=K ／r 2（其中K 为常数），则当r 由∞处变为0，F 做功的大小可用以下规律进行计算： W ＝ K ／r （设∞处的势能为0）］．
②穿梭机须首先螺旋进入半径较小的轨道，才有较大的角速度以超前望远镜．用上题的结果判所穿梭机要进入较低轨道时应增加还是减少其原有速率，解释你的答案．
【解析】：（1）在穿梭机内，一质量为70kg 的太空人的视重为0．
（2）①因为mg /＝G ［M E m/（R ＋h ）2］，所以 g /=GM E ／（R ＋h ）2，其中R ＝6．4×106m ， h ＝6．0×105m ．g /=8．2m ／s 2
②地球对穿梭机的万有引力提供向心力．
有：GM E m/（R ＋h ）2＝mv 2/（R ＋h ）=m （2π/T ）2（R 十h ），
所以v=()h R GM E +/=7．6×103m ／s
T ＝()E GM h R /432+π＝5．8×103s ．
（3）①因为万有引力 F ＝GM E m/r 2满足F ＝k （1／r 2）（其中 k ＝GM E m 为常数），由“注”可知，当穿梭机与地球之间的距离由∞处变到r 时，万有引力对其所做的功w ＝k/r=GM E m/r ，又因为：万有引力对穿梭机做多少功，其重力势能就减小多少，若设∞处的势能为零，则穿梭机在半径为r 的轨道上时。其重力势能为E=一GM E m/r ，则穿梭机此时的总机械能E 总=E P 十E k =一GM E m/r 十?mv 2．代入（2）中的v 值，得：
E 总=一GM E m/r 十?m （GM E /r ）＝一（GM E m/2）（1／r ）
故穿梭机的总机械能跟一1／r 成正比，得证．
因为E 总跟一1／r 成正比，故进入低轨道时总机械能要减小，故必须减速，使总机械能减小，当速度减小后，在引力场的作用下进行低轨道运行，因引力做正功，动能增加，低轨道环绕速度v r /大于原轨道环绕速度v r ，又因为v ＝ωr ，v r /＞v r ，r /＜r ，则ωr /＞ωr ，从而获得较大的角速度，则可能赶上哈勃太空望远镜．
练习：
1、在空中飞行了十多年的“和平号”航天站已失去动力，由于受大气阻力作用其绕地球转动半径将逐渐减小，最后在大气层中坠毁，在此过程中下列说法正确的是（ ）
A ．航天站的速度将加大
B ．航天站绕地球旋转的周期加大
C ．航天站的向心加速度加大
D ．航天站的角速度将增大
【解析】由GMm/r 2=mv 2/r=mr ω2=mr （2π/T ）2=ma
得v=r GM /， ω＝3/r GM ． T ＝2πGM r /3
可知r 减小，v 增大，ω增大，T 减小，a 增大．A 、C 、 D 正确．
[由于阻力很小，轨道高度的变化很慢，卫星运行的每一圈仍可认为是匀速圆周运动。由于摩擦阻力做负功所以卫星的机械能减小；由于重力做正功所以重力势能减小；由式②可知卫星动能将增大(这也说明重力做的功大于克服阻力做的功，外力做的总功为正)。答案选D 。]
2、若飞船要与轨道空间站对接，飞船为了追上轨道空间站（ A ）
A 可以从较低的轨道上加速
B 可以从较高的轨道上加速
C 可以从与空间站同一轨道上加速
D 无论在什么轨道上，只要加速都行
3、我国的国土辽阔，在东西方向上分布在东经70°到东经135°的广大范围内，所以我国发射的同步通信卫星一般定点在赤道上空3.6万公里，东经100°附近。假设某颗通信卫星计划定点在赤道上空东经104°的位置。经测量刚进入轨道时它位于赤道上空3.6万公里，东经103°处。为了把它调整到104°处，可以短时间启动星上的小型发动机，通过适当调整卫星的轨道高度，改变其周期，从而使其自动“漂移”到预定经度。然后再短时间启动星上的小型发动机调整卫星
的高度，实现最终定点。这两次调整高度的方向应该依次是 Ａ.向下、向上 Ｂ.向上、向下 Ｃ.向上、向上 Ｄ.向下、向下
[东经103°在东经104°西边，为使卫星向东漂移，应使它的周期变小，为此应降低其高度，所以先向下；到达东经104°后，再向上。]
4、设想宇航员完成了对火星表面的科学考察任务，乘坐返回舱返回围绕火星做圆周运动的轨道舱，如图所示．为了安全，返回舱与轨道舱对接时，必须具有相同的速度．求该宇航员乘坐的返回舱至少需要获得多少能量，才能返回轨道舱？
已知：返回过程中需克服火星引力做功W ＝mgR （1一R/r ），返回舱与人的总质量为m ，火星表面重力加速度为g ，火星半径为R ，轨道舱到火星中心的距离为r ；不计火星表面大气对返回舱的阻力和火星自转的影响．
解析：物体m 在火星M 表面附近时，有2R Mm
G ＝mg 解得GM ＝gR 2
设轨道舱的质量为m 0，速度大小为v ，则r v m r Mm G
2
020
返回舱与轨道舱对接时，应具有的动能为E k =?mv 2 联立解得r
mgR E k 22
= 依题意知返回舱返回过程需克服引力做功W ＝mgR （1－R/r ）
返回舱返回时至少需要能量为W 总=E k + W=??
? ??-r R mgR 21 说明：这是一道关于天体运动的信息题．题中有多个对象，解题时要分清研究对象，选好规律． 5、2003年10月15日上午9时，我国在酒泉卫星发射中心成功发射“神舟五号”载人航天飞船，这是我国首次实现载人航天飞行，也是全世界第三个具有发射载人航天器能力的国家．“神舟五号”飞船长8. 86 m ;质量为7990 kg.飞船在达到预定的椭圆轨道后运行的轨道倾角为42. 4 0，近地点高度200 km ，远地点高度约350 km.实行变轨后，进入离地约350 km 的圆轨道上运行，飞船运动14圈后，于16日凌晨在内蒙古成功着陆．（地球半径Ro=-6.4×106 m ，地球表面重力加速度g=10 m/s 2，2·3·5＝5.48，计算结果保留三位有效数字）求：
（1)飞船变轨后在轨道上正常运行时的速度．
（2)飞船在圆轨道上运行的周期．
解析：设飞船的质量为m ，地球质量为M.飞船在圆轨道上运行时：()()h R v m h R Mm G
+=+0220 对于地面上质量为m 0的物体有：200
0R Mm G g m =
由上两式得飞船的运行速度为：()s km s km h R gR v /79.7/3045
64020≈=+= 飞船在圆轨道上运行时的周期为：()s s v h R T 54421079.71075.614.3223
6
0≈????=+=π 说明：天体运动的问题，要紧扣两条主线：万有引力提供向心力，重力等于
万有引力．
O
θ
最新-高中物理知识点整合人造地球卫星的分类素材精品
人造地球卫星的分类 人造卫星的分类，可以安装用途，运行轨道等分来，不过在我们高中物理中更加侧重对人造 卫星运行轨道的研究，所以，我们就按照卫星的运行方式给予分类 （1）、地球同步卫星： ①、同步卫星的概念：所谓地球同步卫星，是指相对于地球静止、处在特定高度的轨道上、 具有特定速度且与地球具有相同周期、相同角速度的卫星的一种。 ②、同步卫星的特性： 不快不慢------具有特定的运行线速度（V=3100m/s）、特定的角速度（ω=7.26x10-5ra d/s ） 和特定的周期（T=24小时）。 不高不低------具有特定的位置高度和轨道半径，高度H=3.58 x118m, 轨道半径r=4.22 x118m. 不偏不倚------同步卫星的运行轨道平面必须处于地球赤道平面上，轨道中心与地心重合， 只能‘静止’在赤道上方的特定的点上。 证明如下： 如图4-1所示，假设卫星在轨道A上跟着地球的自转同步地匀速圆周运动，卫星运动的向心 力来自地球对它的引力Ｆ引，Ｆ引中除用来作向心力的Ｆ1外，还有另一分力Ｆ2，由于Ｆ2的作用将使卫星运行轨道靠向赤道，只有赤道上空，同步卫星才可能在 稳定的轨道上运行。 由得 ∴h=R-R地是一个定值。(h是同步卫星距离地面的高度) 因此，同步卫星一定具有特定的位置高度和轨道半径。 = 3 \* GB3 ③、同步卫星的科学应用： 同步卫星一般应用于通讯与气象预报，高中物理中出现的通讯卫星 与气象卫星一般是指同步卫星。 （2）、一般卫星： ①、定义： 一般卫星指的是，能围绕地球做圆周运动，其轨道半径、轨道平面、运行速度、运行周期各 不相同的一些卫星。 ②、、卫星绕行速度与半径的关系： 由得：即(r越大v越小) ③、、卫星绕行角速度与半径的关系： 由得：即；（r越大ω越小） ④、、卫星绕行周期与半径的关系： 由得：即（r越大Ｔ越大）， （3）双星问题 两颗靠得很近的、质量可以相比的、相互绕着两者连线上某点做匀速圆周运的星体，叫做双 星．双星中两颗子星相互绕着旋转可看作匀速圆周运动，其向心力由两恒星间的万有引力提 供．由于引力的作用是相互的，所以两子星做圆周运动的向心力大小是相等的，因两子星绕 着连线上的一点做圆周运动，所以它们的运动周期是相等的，角速度也是相等的，线速度与 两子星的轨道半径成正比．精品推荐强力推荐值得拥有
高中物理 第三章 万有引力定律 第4节 人造卫星 宇宙速度教学案 教科版必修2
第4节 人造卫星__宇宙速度 1．第一宇宙速度为7.9 km/s ，其意义为最小发 射速度或最大环绕速度。 2．第二宇宙速度为11.2 km/s ，其意义表示物 体脱离地球的束缚所需要的最小发射速度。 3．第三宇宙速度为16.7 km/s ，其意义为物体 脱离太阳引力的束缚所需的最小发射速度。 4．同步卫星的线速度、角速度、周期、轨道、向 心加速度均是一定的。 一、人造卫星 1．卫星：一些自然的或人工的在太空绕行星运动的物体。 2．原理：一般情况下可认为人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，向心力由地球对它 的万有引力提供，即G M E m r 2＝m v 2 r ，则卫星在轨道上运行的线速度v ＝ GM E r 。 二、宇宙速度 1．第一宇宙速度 使卫星能环绕地球运行所需的最小发射速度，其大小为v 1＝7.9_km/s ，又称环绕速度。 2．第二宇宙速度 使人造卫星脱离地球的引力束缚，不再绕地球运行，从地球表面发射所需的最小速度，其大小为v 2＝11.2_km/s ，又称脱离速度。 3．第三宇宙速度 使物体脱离太阳的束缚而飞离太阳系，从地球表面发射所需的最小速度，其大小为v 3 ＝16.7_km/s ，也叫逃逸速度。 1．自主思考——判一判 (1)在地面上发射人造卫星的最小速度是7.9 km/s 。(√) (2)绕地球做匀速圆周运动的人造卫星的速度可以是10 km/s 。(×) (3)无论从哪个星球上发射卫星，发射速度都要大于7.9 km/s 。(×) (4)当发射速度v >7.9 km/s 时，卫星将脱离地球的吸引，不再绕地球运动。(×)
(5)如果在地面发射卫星的速度大于11.2 km/s，卫星会永远离开地球。(√) (6)要发射一颗人造月球卫星，在地面的发射速度应大于16.7 km/s。(×) 2．合作探究——议一议 (1)人造卫星能够绕地球转动而不落回地面，是否是由于卫星不再受到地球引力的作用？ 图3-4-1 提示：不是，卫星仍然受到地球引力的作用，但地球引力全部用来提供向心力。 (2)通常情况下，人造卫星总是向东发射的，为什么？ 提示：由于地球的自转由西向东，如果我们顺着地球自转的方向，即向东发射卫星，就可以充分利用地球自转的惯性，节省发射所需要的能量。 (3)“天宫一号”目标飞行器在距地面355 km的轨道上做圆周运动，它的线速度比7.9 km/s大还是小？ 提示：第一宇宙速度7.9 km/s是卫星(包括飞船)在地面上空做圆周运动飞行时的最大速度，是卫星紧贴地球表面飞行时的速度。“天宫一号”飞行器距离地面355 km，轨道半径大于地球半径，运行速度小于7.9 km/s。 人造卫星的运动规律 1．人造卫星的轨道：卫星绕地球做匀速圆周运动时，由地球对它的万有引力充当向心力。因此卫星绕地球做匀速圆周运动的圆心必与地心重合，而这样的轨道有多种，其中比较特殊的有与赤道共面的赤道轨道和通过两极点上空的极地轨道。当然也存在着与赤道平面呈某一角度的圆轨道。如图3-4-2所示。 图3-4-2 2．人造卫星的运行规律：人造卫星的运行规律类似行星运行规律。
高中物理《人造卫星宇宙速度》教案教科版必修
人造卫星宇宙速度 教学目的: 1．了解人造卫星的有关知识 2．掌握第一宇宙速度的推导。了解第二、第三宇宙速度的意义。 教学重点：第一宇宙速度的推导 教学难点：发射速度与环绕速度的区别 教学方法:启发、讲授 教学过程： 一导入新课 1．问：在高山上用不同的水平初速度抛出一个物体，不计空气阻力，它们的落地点相同吗？ 学生：它们的落地点不同，速度越大，落地点离山脚越远.因为在同一座高山上抛出，它们在空中运动的时间相同，速度大的水平位移大，所以落地点也较远。 教师：假设被抛出物体的速度足够大，物体的运动情形又如何呢？ 学生进行猜想。 教师总结，并用多媒体模拟。 如果地面上空有一个相对于地面静止的物体，它只受重力的作用，那么它就做自由落体运动，如果物体在空中具有一定的初速度，且初速度的方向与重力的方向垂直，那么它将做平抛运动，牛顿曾设想过：从高山上用不同的水平速度抛出物体，速度一次比一次大，落地点也一次比一次离山脚远，如果没有空气阻力，当速度足够大时，物体就永远不会落到地面上来，它将围绕地球旋转，成为一颗绕地球运动的人造地球卫星，简称人造卫星。 1970年4月24日,我国发射了第一颗人造地球卫星, 到现在我国已发射了多颗人造地球卫星。1975年,我国就掌握了使卫星返回地面的回收技术,成为世界上第三个掌握这种先进技术的国家。1984年4月8日, 我国发射了一颗试验通讯卫星, 把卫星准确地运送到指定位置的同步轨道上。这是一个难度非常大的多维控制问题.同步卫星的定点成功, 标志着我国在运载火箭和卫星技术方面已加入世界先进行列。近几年,我国一直利用火箭为其它国家发射卫星。这节课我们来学习人造地球卫星的基本知识。 2．人造卫星的分类
2019-2020学年高中物理《人造卫星宇宙速度》教案(2)教科版必修2.doc
2019-2020学年高中物理《人造卫星宇宙速度》教案（2）教科版必 修2 设计思想： 本节内容是万有引力定律应用的重点内容，是匀速圆周运动和万有引力定律的结合。通过本节的学习，树立万有引力定律在天体运动中应用的基本思想，理清各物理量之间的关系，把握求解天体运动问题的基本思路和方法。在设计思想上力求起点低，更直观，体现新课标的理念。让学生充分参与课堂教学，真正成为课堂的主体。教学方法：讲授、讨论并辅以多媒体演示以及网络环境下的自学等多种形式的教学方法，体现STS教育和综合化思路，有效地利用各种教学手段，丰富学生的学习方法，优化教学过程。本节课的难点是第一宇宙速度的推导，先给学生一个物理情境，去推导一个运行速度，然后在辅以第一宇宙速度的概念，再去讨论第一宇宙速度的意义，这样学生更容易掌握，理解，更容易突破难点。 一、教学目标 （一）知识与技能 1了解人造卫星的发射与运行原理,知道三个宇宙速度的含义,会推导第一宇宙速度 2通过了解人造卫星的运行原理,认识万有引力定律对科学发展所起的作用,培养学生科学服务于人类的意识. （二）过程与方法i 1体验概念的形成过程 2培养学生自学和应用网络资源的能力。 3通过万有引力推导第一宇宙速度，培养学生运用物理知识解决实际问题的能力 （三）情感、态度与价值观： 1通过介绍我国在卫星方面的知识，激发学生的爱国情怀 2感知人类探索宇宙的梦想，促使学生形成为献身科学的人生价值观。 3理解科学技术与社会的互动关系，同时培养学生科学的民主意识。 二、教学重点与难点 教学重点：人造卫星的发射和运行原理 教学难点：第一宇宙速度的推导 三教学内容的变化 1教学要求的区别 旧教材：演示牛顿设想原理图。由于抛出速度不同，物体的落点也不同。当抛出速度达到一定大小，物体就不会落回地面，而是在引力作用下绕地球旋转，成为绕地球运动的人造卫星。那么，速度多大时，物体将不会落回地面而成为绕地球旋转的卫星呢？ 新教材：通过短片，图片，影象资料引入，更容易激发学生对本节内容的兴趣。 3旧教材中只有两副图，显得呆板，而新教材中有五副图且画面色彩丰富，更容易激发学生的兴趣并引起学生的注意。
人造卫星基本原理
人造卫星的基本原理 参考、摘录自——王冈 曹振国《人造卫星原理》 一、关于椭圆轨道 在地球引力的作用下，要使物体环绕地球作圆周运动，那么必须使得物体的速度达到第一宇宙速度。如果卫星所需的向心力恰好和其所受万有引力相等，则它将作圆周运动。若其所需向心力大于地球引力，这是物体的运动轨迹就变成椭圆轨道了。物体的速度比环绕速度（作圆周运动时的速度）大得越多，椭圆轨道就越“扁长”，直到达到第二宇宙速度，物体便沿抛物线轨道飞出地球引力场之外。 因为发射卫星和飞船时，入轨点的速度控制不可能绝对精确，速度大小的微小偏离，和速度方向与当地的地球水平方向间的微小偏差，都会使航天器的轨道不是圆形二是椭圆形，椭圆扁率取决于入轨点的速度大小和方向。 二、卫星运动轨道的几何描述 尽管开普勒定律阐明的是行星绕太阳的轨道运动，它们可以用于任意二体系统的运动，如地球和月亮，地球和人造卫星等。 假定地球中心O 在椭圆的一个焦点上 a ——椭圆的半长轴 b ——椭圆的半短轴 >11.2km/s-抛物线 >16.7km/s-双曲线
c e ——偏心率 a c e = P e ——近地点 A p ——远地点 P ——半通径)1(2 2 e a a b P -== Y w ——轴与椭圆交点的坐标 f ——真近点角，近地点和远地点之间连线与卫星向径之间的夹角 E ——偏近点角 只要知道了卫星运行的椭圆轨道的几个主要参数：a ，e 等，卫星在椭圆轨道上任一点（r ）处的速度就可以计算出来： )12( a r v - = μ 其中2μ=GM （地心万有引力常数） 椭圆轨道上任一点处的向径r 为：)cos 1(E e a r -= 近地点向径：)1(e a r p -= 远地点向径：)1(e a r A += 所以，近地点r 最小，卫星速度最大e e a v -+? = 112 μ 远地点r 最大，卫星速度最小e e a v +-? = 112 μ 卫星或飞船入轨点处的速度，通常就是近地点的速度，这个速度一般要比当地的环绕速度要大；而椭圆轨道上远地点速度则比当地的环绕速度要小。 圆形轨道可以看成椭圆轨道的特殊情况。即a=b=r ，所以 r GM r v = = 2 μ A
体能训练教案课程
基本力量练习 第一课时 1、俯卧撑 （一）理论提示 俯卧撑是提高上肢伸肌和躯干肌肉力量，锻炼上肢的推撑力量和胸大肌力量。 （二）讲解示范 动作：左(右)脚向前一大步，两手手指向前在左(右)脚两侧着地(两手距离 约与肩同宽)，左(右)脚后撤伸直，两脚并齐成俯撑，做两臂屈伸动作。屈臂时两肘内合，伸臂时两臂挺直，身体保持平直。请看示范。 （三）动作练习 (1)手倒立控时间练习；(2)俯撑爬行练习；(3)脚垫高的俯卧撑练习；(4)俯卧撑推起空中击掌练习。请看示范。 2、引体向上 （一）理论提示 引体向上是锻炼悬垂拉引力量，提高上臂的肱二头肌和前臂的屈指肌群肌力量。 （二）讲解示范 动作：两脚跟提起，两膝分开成半蹲，两臂自然后摆起跳，双手正握抓杠成直臂悬垂；两手用力屈臂拉杠使身体向上，下颌过杠后还原成悬垂；再拉杠做第二次、第三次引体；完成后，跳下落地，恢复成立正姿势。 （三）动作练习 辅助练习方法：(1)助力引体向上；(2)负重引体向上；(3)站立位提拉杠铃、哑铃或沙袋；(4)站立位手持小杠铃和哑铃的弯举练习。 二、腿、腰、腹肌的练习 1、单腿深蹲起立 （一）理论提示 单腿深蹲起立是提高腿部伸肌力量和身体平衡能力。 （二）讲解示范 动作：左(右)腿向前抬起，身体重心落于右(左)腿，上体稍向前倾，右(左) 腿屈膝下蹲，使大腿与小腿间的夹角小于90度，左(右)脚不得触地，然后，用力伸直右(左)腿，成单腿站立姿势。依此反复动作。请看示范。 2、仰卧起坐 （一）理论提示 仰卧起坐是提高腹肌力量，增强腰背部肌力和柔韧性。 （二）讲解示范 动作：平仰卧于地面，五指交叉于枕部，起坐时，腹部用力，含胸缩头，使上体抬起成屈体坐，然后，上体后倒还原成预备姿势。反复做。请看示范。 跑步 第二课时 1、100米跑 （一）理论提示 100米跑是提高速度素质，改善心肺功能，发展反应能力，协调能力和快速出击的作战能力。 1、起跑，可采取蹲踞式或站立式，其过程包括“各就位”、“预备”、鸣枪三个阶段。采用蹲踞式起跑时，听到“各就位”的口令，两手撑地，成蹲踞式；听到“预备”的口令，从容地抬起臀部，重心前移落在前腿和两臀上；听到枪响、哨音或口令，两臂屈
人造卫星宇宙速度教案Word版
人造卫星宇宙速度 平谷区平谷中学分校李招娣 教学设计思路： 本节重点讲述了人造卫星的发射原理，推导了第一宇宙速度，介绍了三个宇宙速度的含义．本节内容是万有引力定律在天体运动中的具体运用，是航天科学技术的理论基础．引导学生运用科学的思维方法，探究人造卫星的发射原理，进行知识的正向迁移，顺利、流畅地推导第一宇宙速度，有助于培养学生的发散思维、逻辑思维，发展的分析推理的能力．另外，学生通过了解人造卫星、宇宙速度，也将产生对航天科学的热爱，增强民族自信心和自豪感． 学习任务分析： 通过对前几节知识的学习，学生对曲线运动的特点、万有引力定律已有一定的了解．在此基础上，教师通过设计问题情境，引导学生探究，获得新知识． 学习者分析： 尽管学生对天体运动的知识储备不足，猜想可能缺乏科学性，语言表达也许欠妥，但只要学习始终参与到学习情境中，激活思维，大胆猜想，敢于表达，学生就能得到发展和提高． 教学目标： 一、知识与技能 了解人造卫星的发射与运行原理，知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度．了解人造卫星的运行原理，认识万有引力定律对科学发展所起的作用，培养学生科学服务于人类的意识． 二、过程与方法 学习科学的思维方法，发展思维的独立性，提高发散思维能力、分析推理能力和语言表达能力． 三、情感态度与价值观 在主动学习、合作探究的过程中，体验和谐、民主、愉悦的学习氛围，在探究中不断获得美的感受不断进步． 学习科学，热爱科学，增强民族自信心和自豪感． 教学准备： 多媒体电脑及相关软件．
人类进入了航天时代．这节课我们就来学习人造地球卫星 方面的基本知识． § 3.4 人造卫星宇宙速度 进行新 课 问：离地面一定高度的物体以一定的初速度水平射出，由 于重力作用，物体将做平抛运动，即最终要落回地面．但如果 射出的速度增大，会发生什么情况呢？ 思考 演示牛 顿设想原理 图 一、人造地球卫星 由于抛出速度不同，物体的落点也不同．当抛出速度达 到一定大小，物体就不会落回地面，而是在引力作用下绕地球 旋转，成为绕地球运动的人造卫星． 那么，速度多大时，物体将不会落回地面而成为绕地球旋转的 卫星呢？ 观察、分析 引导学 生讨论 二、宇宙速度 下面讨论人造卫星绕地球运动的速度．假如地球和人造卫 星的质量分别为M和m，卫星的轨道半径和线速度分别为r 和v，根据万有引力提供向心力，可解出 对于近地人造卫星，卫星的运转半径约等于地球半径R， 可求出： 将引力常量G＝6.67×10-11N·m2/kg2和地球质量M＝ 5.98× 1024kg 及地球半径 R＝ 6.37× 106m 代入上式，可求 得 讨论并推 导
四川省宜宾市一中高中物理《人造卫星宇宙速度》教学设计 教科版必修2
人造卫星 宇宙速度教学设计 课前预习： 1．第一宇宙速度是指卫星在__________绕地球做匀速圆周运动的速度，也是绕地球做匀 速圆周运动的____________速度．第一宇宙速度也是将卫星发射出去使其绕地球做圆周 运动所需要的________发射速度，其大小为________． 2．第二宇宙速度是指人造卫星不再绕地球运行，从地球表面发射所需的最小速度，其大 小为________． 3．第三宇宙速度是指使发射出去的卫星挣脱太阳________的束缚，飞到________外所需 要的最小发射速度，其大小为______． 4．人造地球卫星绕地球做圆周运动，其所受地球对它的______提供它做圆周运动的向心 力，则有：G Mm r 2＝________＝____________＝__________，由此可得v ＝_____________， ω＝____________，T ＝____________. 5．人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，其环绕速度可以是下列的哪些数据( ) A ．一定等于7.9 km/s B ．等于或小于7.9 km/s C ．一定大于7.9 km/s D ．介于7.9 km/s ～11.2 km/s 6．关于第一宇宙速度，以下叙述正确的是( ) A ．它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度 B ．它是近地圆轨道上人造卫星运行的速度 C ．它是使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度 D ．它是人造卫星发射时的最大速度 7．假如一做圆周运动的人造地球卫星的轨道半径增加到原来的2倍，且仍做圆周运动， 则下列说法正确的是( ) ①根据公式v ＝ωr 可知卫星运动的线速度将增大到原来的2倍 ②根据公式F ＝mv 2 r 可 知卫星所需的向心力将减小到原来的12 ③根据公式F ＝GMm r 2，可知地球提供的向心力 将减小到原来的1 4 ④根据上述②和③给出的公式，可知卫星运行的线速度将减小到原 来 的22 A ．①③ B ．②③ C ．②④ D ．③④ 课堂探究：（学生看书，讨论，做题，总结） 知识点一 第一宇宙速度 1．下列表述正确的是( ) A ．第一宇宙速度又叫环绕速度 B ．第一宇宙速度又叫脱离速度 C ．第一宇宙速度跟地球的质量无关 D ．第一宇宙速度跟地球的半径无关 2．恒星演化发展到一定阶段，可能成为恒星世界的“侏儒”——中子星．中子星的半径 较小，一般在7～20 km ，但它的密度大得惊人．若某中子星的半径为10 km ，密度为 1.2×1017 kg/m 3 ，那么该中子星上的第一宇宙速度约为( )
高中物理第三章4人造卫星宇宙速度教案3教科版必修2
第4节人造卫星宇宙速度 教师活动教学内容学生活动 引入新课 § 3.4 人造卫星宇宙速度 进行新 课 问：离地面一定高度的物体以一定的初速度水平射出，由 于重力作用，物体将做平抛运动，即最终要落回地面．但如果 射出的速度增大，会发生什么情况呢？ 思考 演示牛 顿设想原理 图 一、人造地球卫星 由于抛出速度不同，物体的落点也不同．当抛出速度达 到一定大小，物体就不会落回地面，而是在引力作用下绕地球 旋转，成为绕地球运动的人造卫星． 那么，速度多大时，物体将不会落回地面而成为绕地球旋转的 卫星呢？ 观察、分析 引导学 生讨论 二、宇宙速度 下面讨论人造卫星绕地球运动的速度．假如地球和人造卫 星的质量分别为 M 和 m，卫星的轨道半径和线速度分别为 r 和 v，根据万有引力提供向心力，可解出 对于近地人造卫星，卫星的运转半径约等于地球半径 R， 可求出： 将引力常量 G＝6.67×10-11N·m2/kg2和地球质量 M＝5.98 × 1024kg 及地球半径 R＝6.37× 106m 代入上式，可求得 v1 讨论并推 导
展示课 件并讲解 ＝ 7.9km/s．这就是卫星绕地面附近做圆周运动所需的速度， 叫第一宇宙速度，也称环绕速度． 【板书】 1. 第一宇宙速度 ( 环绕速度 ) v1＝ 7.9km/s 请学生根据所学知识，推导第一宇宙速度的另一种表达 式： 推导：地面附近重力提供向心力， 即所以 将 R＝6.37×106m , g＝ 9.8m/s2代入，求出第一宇宙速 度仍为 7.9km /s． 如果人造地球卫星进入轨道的水平速度大于 7.9km /s， 而小于 11.2km /s，它绕地球运动的轨道就不是圆，而是椭 圆．当物体的速度等于或大于 11.2km /s 时，物体就可以挣 脱地球引力的束缚，成为绕太阳运动的人造卫星．所以， 11.2km /s 是卫星脱离地球的速度，这个速度叫作第二宇宙速 度，也称脱离速度． 观察、思考
【高中物理】人造卫星宇宙速度
人造卫星 宇宙速度 主讲人：市二中 周龙 教学目标： 认识目标：使学生了解人造卫星的有关知识,知道卫星的发射原理,知道三 个宇宙速度. 能力目标：会推导第一宇宙速度,理解v 、r 之间的关系,理解同步卫星必 须定点在赤道上方一定高度处. 情感目标：通过介绍我国航天事业的发展,加强学生的爱国主义教育. 教学过程：一、新课引入：课件展示：在地面上高度为h 的一点,以初速 度v 0向水平方向抛射的物体,将沿抛物线轨道落到地平面上. 二、授新课： （一）人造卫星的原理 课件展示：人造卫星的原理图 （二）宇宙速度： 设地球质量为m /,卫星质量为m,卫星到地面的距离为r,卫星的环绕速度为 v,则有： 对于靠近地面运行的人造卫星,可以认为轨道半径r 与地球的半径R 近似 R Gm v /= 将m /=5.89×1024kg,G=6.67×相等,则有： 10-11N.m 2/kg 2 R=6.37×106m 代入可将 或者：对于靠近地面运行的人造卫星,可以认为地球对卫星的引力差不多 等于卫星的重量mg,即：mg R m m G =21将 Gm /=gR 2将其代入R Gm v /= 将
gR v = 将g=9.8m/s 2 R=6.37×106m 代入得s km v /9.7= v=7.9km/s 第一宇宙速度绕地道行的最大环绕速度也是地球卫生的最小发射速度. V=11.2km/s 第二宇宙速度 卫星挣脱地球束缚的最小发射速度. V=16.7km/s 第三宇宙速度 卫星挣脱太阳束缚的最小发射速度. 2、人造卫星的发射速度是决定其运行轨道的主要因素. 地球对人造卫星的万有引力为2/r m m G F = 人造卫星绕地球做圆周运动所需的向心力r v m F 2/ = ①当F=F /时,人造卫星轨道为圆形 ②当F
3.《人造卫星 宇宙速度》教案
4．人造卫星宇宙速度 【教学目标】 1．知识与技能 （1）简单了解航天发展史，了解人造卫星的有关知识 （2）分析人造卫星的运动规律，能用所学知识求解卫星基本问题。 （3）掌握三个宇宙速度的物理意义，会推导第一宇宙速度 2．过程与方法 （1）培养学生在处理实际问题时，如何构建物理模型的能力 （42）学习科学的思维方法，培养学生归纳、分析和推导及合理表达能力。 3．情感态度与价值观 介绍世界及我国航天事业的发展现状，激发学习科学，热爱科学的激情，增强民族自信心和自豪感。 【教学重点】 1、对宇宙速度的理解，第一宇宙速度的推导。 2、根据万有引力提供人造卫星做圆周运动的向心力的进行相关计算 【教学难点】 对运行速度及发射速度的理解与区分。学习本节要注意抓住人造卫星运动特点，结合圆周运动知识及万有引力定律进行综合分析。 【教学方法】 把握几个典型问题，掌握解决问题的一般方法 【教学过程】 第一课时 一、引入课题 仰望星空，浩瀚的宇宙苍穹给人以无限遐想，千百年来，人类一直向往能插上翅膀飞出地球，去探索宇宙的奥秘，李白的“俱怀逸兴壮思飞，欲上青天揽明月”是怎样的一种豪情？到今天这一梦想实现了吗？ 世界上第一颗人造卫星的发射，揭开了人类探索宇宙的新篇章。 二、新课 1．简介人造卫星的发展史 世界上第一颗人造卫星是哪一年由哪一国家发射的？我国哪一年发射了自己的人造卫星？迄今我国共发射了多少颗人造卫星？（从1970年4月24日东方红一号的成功发射，到2007年10月24日嫦娥一号发射，我国发射人造卫星和其他探测器60多个，他们分别在通信，气象，探测，导航等多个领域发挥着重要作用） 通过展示图片介绍我国发射人造卫星的基本情况，包括数量，种类，用途。 2．人造卫星的规律 （1）定性分析人造卫星的运行规律 问：现在我们地球上空有这么多卫星，他们运行的速度一样吗？他们是怎样被发射升空的？ 观察：我国目前发射的部分卫星的运行规律的数据(见下表)： 思考：（1）不同卫星的其运行轨道相同吗？ （2）不同的卫星运行时有什么规律？ （3）你能试着用你学过的知识解释为什么有这样的规律吗？ 教师引导学生讨论发现规律：
初三体育训练课教案
初三体育训练课教案 学校：满井二中教师：魏正斌班级：初三（1）班 上课时间: 2015年10月22日人数：35 男：18女： 17 一、教学目标 1.知识与技能目标：通过教学使学生完全掌握立定跳远、实心球的动作要领，掌握立定跳远、实心球的练习方法。 2.过程与方法目标：发展学生的身体协调性、柔韧性及弹跳力，增强上、下肢的力量使教学学生在练习中体会身体素质练习，养成自觉锻炼身体的习惯，培养学生自主、探究的目标学习能力。 3.情感态度目标：通过训练使学生积极主动的练习，培养学生的吃苦耐劳与艰苦训练的精神。 二、教学内容 1.身体素质训练 2.中考体育考试内容辅导训练 三、教学重点、难点 重点：立定跳远和投掷实心球动作要领的掌握 难点:立定跳远的起跳与腾空动作的掌握 四、教学过程 (一)课堂常规：
1. 教师提前到场，准备好。体育委员整队，报告人数。师生问好。 2. 宣布本节课内容及注意事项。要求：服装符合要求，精力集中，认真听讲，明确目标，强调安全。安排见习生。 （二）准备活动 1.学生慢跑，踏着操场线慢跑 2.基本素质练习压腿、小步跑、原地高抬腿、俯卧撑10 个、原地跳起膝下拍掌等。 （三）新授部分 1.立定跳远练习。 （1）教师讲解立定跳远技术动作要领：预摆起跳腾空、落地缓冲 口决：一摆二蹲三跳起，收腹提膝前伸腿，轻巧下落屈膝缓冲。 （2）教师做正面、侧面示范动作，学生代表示范，予以鼓励。 （3）组织学生根据教师口令集体练习。 2.正面双手头上投掷实心球练习。 （1）教师讲解实心球投掷要领：两脚前后开立，身体面对投掷方向，双手举头至头上方，身体稍后仰，原地用力把球投向前方，在球出手的同时后脚向前迈出一步。 （2）教师做正面、侧面示范动作，学生代表示范，予
高中物理人造卫星变轨问题专题
高中物理人造卫星变轨 问题专题 集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-
人造卫星变轨问题专题 (一) 人造卫星基本原理 绕地球做匀速圆周运动的人造卫星所需向心力由万有引力提供。 轨道半径r 确定后，与之对应的卫星线速度 r GM v = 、周期 GM r T 3 2π =、向心加速度2r GM a =也都是唯一确定的。如果卫星的质 量是确定的，那么与轨道半径r 对应的卫星的动能E k 、重力势能E p 和总机械能E 机也是唯一确定的。一旦卫星发生了变轨，即轨道半径 r 发生变化，上述所有物理量都将随之变化（E k 由线速度变化决定、E p 由卫星高度变化决定、E 机不守恒，其增减由该过程的能量转换情 况决定）。同理，只要上述七个物理量之一发生变化，另外六个也必将随之变化。 (二) 常涉及的人造卫星的两种变轨问题 1. 渐变 由于某个因素的影响使原来做匀速圆周运动的卫星的轨道半径发生缓慢的变化（逐渐增大或逐渐减小），由于半径变化缓慢，卫星每一周的运动仍可以看做是匀速圆周运动。
解决此类问题，首先要判断这种变轨是离心还是向心，即轨道半径r 是增大还是减小，然后再判断卫星的其他相关物理量如何变化。 1) 人造卫星绕地球做匀速圆周运动，无论轨道多高，都会受到稀薄 大气的阻力作用。如果不及时进行轨道维持（即通过启动星上小型发动机，将化学能转化为机械能，保持卫星应具有的状态），卫星就会自动变轨，偏离原来的圆周轨道，从而引起各个物理量的变化。这种变轨的起因是阻力。阻力对卫星做负功，使卫星速 度减小，卫星所需要的向心力r mv 2减小了，而万有引力2 r GMm 的 大小没有变，因此卫星将做向心运动，即轨道半径r 将减小。 由基本原理中的结论可知：卫星线速度v 将增大，周期T 将减小，向心加速度a 将增大，动能E k 将增大，势能E p 将减小，有部分机械能转化为内能（摩擦生热），卫星机械能E 机将减小。 为什么卫星克服阻力做功，动能反而增加了呢？这是因为一旦轨道半径减小，在卫星克服阻力做功的同时，万有引力（即重力）将对卫星做正功。而且万有引力做的正功远大于克服空气阻力做的功，外力对卫星做的总功是正的，因此卫星动能增加。根据E 机=E k +E p ，该过程重力势能的减少总是大于动能的增加。
2020年人造卫星宇宙速度物理教案
人造卫星宇宙速度物理教案 1、通过对行星绕恒星的运动及卫星绕行星的运动的研究，使学生初步掌握研究此类问题的基本方法：万有引力作为圆周运动的向心力； 通过学习万有引力定律在天文学上的应用，使学生真切感受到用自己所学的物理知识能解决天体问题，能解决实际问题，增强学生学习物理的热情 本节的教学过程（）中在加强应用万有引力定律的同时，还应注重卫星的发射过程.请教师注意下列几个问题. 一、天体运动和人造卫星运动模型 二、地球同步卫星 三、卫星运行速度与轨道 卫星从发射升空到正常运行的连续过程，一般可分为几个阶段，每个阶段对应不同的轨道．例如发射轨道、转移轨道、运行轨道、同步轨道、返回轨道等．有些卫星的发射并不是直接到达运行轨道，而需要多次变轨．例如地球同步卫星就是先发射到近地的圆轨道上，再
变为椭圆形转移轨道，最后在椭圆形轨道的远地点变为同步轨道．因此发射过程需多级火箭推动． 教学方法：讨论法 教学用具：多媒体和计算机 问题： 1、地球绕太阳作什么运动？ 回答：近似看成匀速圆周运动． 2、谁提供了向心力？ 回答：地球与太阳间的万有引力． 3、人造卫星绕地球作什么运动？ 回答：近似看成匀速圆周运动． 4、谁提供了向心力？
回答：卫星与地球间的万有引力． 请学生思考讨论下列问题： 例题1、根据观测，在土星外围有一个模糊不清的光环，试用力学方法判定土星的光环究竟是与土星相连的连续物，还是绕土星运转的小卫星群？ 分别请学生提出自己的方案并加以解释： 1、如果是连续物则：这些物体作匀速圆周运动的线速度与半径成正比， 2、如果是卫星则：这些物体作匀速圆周运动的线速度与半径的平方根成反比，这个题可以让学生充分讨论． 问题：1、卫星是用什么发射升空的？ 回答：三级火箭 2、卫星是怎样用火箭发射升空的？
体能练习教案
体能练习教案 你知道体能练习教案该怎么写吗?本站今天为大家精心准备了体能练习教案，希望对大家有所帮助! 体能练习教案 课目：体能训练 目的：通过训练，增强受训者的速度、力量、耐力、灵敏等素质，为以后的军事训练下坚实的基础。 内容： 一、体能训练常识 二、练习部分 三、练习分类 四、常见训练伤的自我处理 方法：理论讲解、动作练习、考核验收 时间：X小时 地点：体能训练场 要求： 1、认真听讲，好好体会动作要领 2、严格遵守训练场纪律 作业进程 作业准备 X分钟 1、清点人数，整理着装
2、宣布作业 3、器材保障 作业实施....................................................... ..............X分钟 第一个内容：体能训练常识 现代高技术局部战争的范例己经证明，军人的体能素质是构成单兵战斗力的重要组成部分，体能就是战斗力。下面我就向大家介绍一下体能训练常识。体能训练常识的内容很多，这里主要介绍准备活动与整理活动。 (一) 准备活动 准备活动又称“热身运动”，是预防训练伤病的最重要、最有效的措施之 一。它分为全身性准备活动和局部性准备活动。 全身性准备活动，一般以动力性全身整体活动为主，主要内容包括：跑步(慢跑、高抬腿跑、变速跑等)、跳跃(原地跳、跨步跑、蛙跳等)、体育游戏、练习性球类活动。 请看示范：慢跑、高抬腿跑、原地跳、跨步跑、蛙跳。 局部性准备活动，是预防肌肉、韧带、关节损伤的关键环节之一，一般以静力性牵拉和动力性练习为主。主要内容包括：转动关节(如转腰、膝、揉踝等)、动力性牵拉(如踢腿、压腿等)、静力性牵拉(如持续后扳腿)等。
高中物理人造卫星、宇宙速度》练习卷B
《人造卫星、宇宙速度》测验题B 一、选择题（每小题中至少有一个选项是正确的） 1．如图1所示，a 、b 、c 是地球大气层外圆形轨道上运行的三颗人造地 球卫星，a 、b 质量相同，且小于c 的质量，则 （ ） A ．b 所需向心力最小 B ．b 、c 周期相等，且大于a 的周期 C ．b 、c 的向心加速度相等，且大于a 的向心加速度 D ．b 、c 的线速度大小相等，且小于a 的线速度 2．绕地球作匀速圆周运动的人造地球卫星内，其内物体处于完全失重状 态，物体 （ ） A ．不受地球引力作用 B ．所受引力全部用来产生向心加速度 C ．加速度为零 D ．物体可在飞行器悬浮 3．两个行星各有一个卫星绕其表面运行，已知两个卫星的周期之比为1∶2，两行星半径之比为2∶1 ，则 （ ） A ．两行星密度之比为4∶1 B ．两行星质量之比为16∶1 C ．两行星表面处重力加速度之比为8∶1 D ．两卫星的速率之比为4∶1 4．地球上有两位相距非常远的观察者，都发现自己的正上方有一颗人造地球卫星，相对自己静止不动，则这两位观察者的位置以及两颗人造卫星到地球中心的距离可能是（ ） A ．一人在南极，一人在北极，两卫星到地球中心的距离一定相等 B ．一人在南极，一人在北极，两卫星到地球中心的距离可以不等，但应成整数倍 C ．两人都在赤道上，两卫星到地球中心的距离一定相等 D ．两人都在赤道上，两卫星到地球中心的距离可以不等，但应成整数倍 5．卫星在到达预定的圆周轨道之前，最后一节运载火箭仍和卫星连接在一起，卫星先在大气层外某一轨道a 上绕地球做匀速圆周运动，然后启动脱离装置，使卫星加速并实现星箭脱离，最后卫星到达预定轨道．星箭脱离后 （ ） A ．预定轨道比某一轨道a 离地面更高，卫星速度比脱离前大 B ．预定轨道比某一轨道a 离地面更低，卫星的运动周期变小 C ．预定轨道比某一轨道a 离地面更高，卫星的向心加速度变小 D ．卫星和火箭仍在同一轨道上运动，卫星的速度比火箭大 6．已知万有引力常量G ，某行星的半径和绕该星表面运行的卫星的周期，可以求得下面哪些量？ （ ） A ．该行星的质量 B ．该行星表面的重力加速度 C ．该行星的同步卫星离其表面的高度 D ．该行星的第一宇宙速度 7．设地面附近重力加速度为g ， 地球半径为R 0，人造地球卫星圆形运行轨道半径为R ，那么以下说法正确的是： ( ) A ．卫星在轨道上向心加速度大小为g R R 22 B ．卫星在轨道上运行速度大小为R g R 20 C ．卫星运行的角速度大小为 g R R 203 D ．卫星运行的周期为g R R 2 03 2 。 8．地球赤道上有一物体随地球的自转而做圆周运动，所受的向心力为F 1，向心加速度为a 1， 线速度为v 1，角速度为ω1；绕地球表面附近做圆周运动的人造卫星（高度忽略）所受的向心力为F 2，向心加速度为a 2，线速度为v 2，角速度为ω2；地球同步卫星所受的向心力为F 3，向心加速度为a 3，线速度为v 3，角速度为ω3；地球表面重力加速度为g ，第一宇宙速度为v ，假设三者质量相等，则 （ ） A ．F 1=F 2＞F 3 B ．a 1=a 2=g ＞a 3 C ．v 1=v 2=v ＞v 3 D ．ω1=ω3＜ω2 图1
高中物理人造卫星变轨问题专题
人造卫星变轨问题专题 (一) 人造卫星基本原理 绕地球做匀速圆周运动的人造卫星所需向心力由万有引力提供。轨道半径r 确定后，与之对应的卫星线速度r GM v =、周期GM r T 32π=、向心加速度2r GM a =也都是唯一确定的。如果卫星的质量是确定的，那么与轨道半径r 对应的卫星的动能E k 、重力势能E p 和总机械能E 机也是唯一确定的。一旦卫星发生了变轨，即轨道半径r 发生变化，上述所有物理量都将随之变化（E k 由线速度变化决定、E p 由卫星高度变化决定、E 机不守恒，其增减由该过程的能量转换情况决定） 。同理，只要上述七个物理量之一发生变化，另外六个也必将随之变化。 (二) 常涉及的人造卫星的两种变轨问题 1. 渐变 由于某个因素的影响使原来做匀速圆周运动的卫星的轨道半径发生缓慢的变化 （逐渐增大或逐渐减小），由于半径变化缓慢，卫星每一周的运动仍可以看做是匀速圆周运动。 解决此类问题，首先要判断这种变轨是离心还是向心，即轨道半径r 是增大还是
减小，然后再判断卫星的其他相关物理量如何变化。 1) 人造卫星绕地球做匀速圆周运动，无论轨道多高，都会受到稀薄大气的阻力作用。 如果不及时进行轨道维持（即通过启动星上小型发动机，将化学能转化为机械能， 保持卫星应具有的状态），卫星就会自动变轨，偏离原来的圆周轨道，从而引起各 个物理量的变化。这种变轨的起因是阻力。阻力对卫星做负功，使卫星速度减小，卫星所需要的向心力r mv 2减小了，而万有引力2r GMm 的大小没有变，因此卫星将 做向心运动，即轨道半径r 将减小。 由基本原理中的结论可知：卫星线速度v 将增大，周期T 将减小，向心加速 度a 将增大，动能E k 将增大，势能E p 将减小，有部分机械能转化为内能（摩擦 生热），卫星机械能E 机将减小。 为什么卫星克服阻力做功，动能反而增加了呢？这是因为一旦轨道半径减小， 在卫星克服阻力做功的同时，万有引力（即重力）将对卫星做正功。而且万有引 力做的正功远大于克服空气阻力做的功，外力对卫星做的总功是正的，因此卫星 动能增加。根据E 机=E k +E p ，该过程重力势能的减少总是大于动能的增加。 2) 有一种宇宙学的理论认为在漫长的宇宙演化过程中，引力常量G 是逐渐减小的。 如果这个结论正确，那么环绕星球将发生离心现象，即环绕星球到中心星球间的
高中物理第三章万有引力定律4人造卫星宇宙速度教案4教科版必修Word版
第4节人造卫星宇宙速度 教学过程： 过程1．设计问题情境，复习知识，应用万有引力定律解决问题 ①观看视频资料“土星的光环” ②教师提问：“试用力学方法判定土星的光环究竟是土星物质的外延还是绕土星的卫星带？” 这个问题由学生讨论，分别请学生提出自己的方案并加以解释： 如果是连续物，则这些物体做匀速圆周运动的线速度与半径成正比，如果是卫星，则这些物体做匀速圆周运动的线速度与半径的平方根成反比． ③教师给出结论：通过观察，发现光环是土星的卫星带． 设计意图：通过这一环节，学生利用已有知识解决教师设定的问题，即复习了万有引力定律，为新课打好知识基础，又激发起学生学习知识、解决问题的欲望． 过程2：创设情境，合理分析，激发 ①观看视频“万户奔月” 地球的天然卫星是月亮，人们自古就有“奔月”的梦想，我国古代的万户就是其中一个，他曾经将自己用 47 枚火箭捆绑，尝试飞天，点火后火箭爆炸，万户不幸牺牲．教师提问：万户问什么没有成功？ 学生分析回答． 一次次的失败并没有阻止人类进行太空探索活动．终于，第一颗人造卫星于 1957 年 10 月 4 日在前苏联升空，中国也于 1970 年发射了第一颗人造卫星．特别是去年 10 月 15 日至 16 日，中国第一次实现载人航天，宇航员杨利伟乘坐“神舟五号”绕地飞行 14 圈，顺利返回，圆了中国人盼望已久的飞天之梦，这是每一个中国人的骄傲和自豪！ 教师提问：“那么人类是怎样把物体发射出去，送入太空的呢？” ②观察动画“牛顿的设想” 1 、 2 、 3 步． 教师提问：为什么都落回了地面？学生回答，因为受到万有引力，有的说是重力的作用． 教师提问：观察和比较不同速度的物体运动轨迹，你能发现什么？学生观察、思考讨论，得出物体的初速度越大，飞得越远． 教师提问：从刚才的结论，你还能想到什么？学生回答物体会围绕地球转动，速度大到一定程度，物体将做离心运动，可能飞出太阳系． 观察动画“牛顿的设想” 4 、 5 、 6 步． 师生小结：牛顿设想的运动是完全可能的．当抛出物体的初速度足够大时，物体将围绕地球做匀速圆周运动，成为一颗人造地球卫星．（出示课题：人造卫星宇宙速度）设计意图：学生在教师设计的问题情境中进一步思考、讨论、推理，在愉快的观察、思考中获得成功的喜悦．学生能用圆周运动的特点从已知理论的角度证明这种可能性，从而引导学生掌握科学的思维方法．
微专题22 人造卫星运行规律分析
[方法点拨] (1)由v ＝ GM r 得出的速度是卫星在圆形轨道上运行时的速度，而发射航天器的发射速度要符合三个宇宙速度．(2)做圆周运动的卫星的向心力由地球对它的万有引力提供，并指向它们轨道的圆心——地心．(3)在赤道上随地球自转的物体不是卫星，它随地球自转所需向心力由万有引力和地面支持力的合力提供． 1．(运行基本规律)人造地球卫星在绕地球做圆周运动的过程中，下列说法中正确的是( ) A ．卫星离地球越远，角速度越大 B ．同一圆轨道上运行的两颗卫星，线速度大小一定相同 C ．一切地球卫星运行的瞬时速度都大于7.9 km/s D ．地球同步卫星可以在以地心为圆心、离地高度为固定值的一切圆轨道上运动 2．(同步卫星运行规律)某卫星绕地球做匀速圆周运动的周期为12 h ．该卫星与地球同步卫星比较，下列说法正确的是( ) A ．线速度之比为3 4∶1 B ．向心加速度之比为4∶1 C ．轨道半径之比为1∶3 4 D ．角速度之比为1∶2 3．(卫星运行参量分析)暗物质是二十一世纪物理学之谜，对该问题的研究可能带来一场物理学的革命．为了探测暗物质，我国在2015年12月17日成功发射了一颗被命名为“悟空”的暗物质探测卫星．已知“悟空”在低于同步卫星的轨道上绕地球做匀速圆周运动，经过时间t (t 小于其运动周期)，运动的弧长为s ，与地球中心连线扫过的角度为β(弧度)，引力常量为G ，则下列说法中正确的是( ) A ．“悟空”的线速度大于第一宇宙速度 B ．“悟空”的向心加速度小于地球同步卫星的向心加速度 C ．“悟空”的环绕周期为2πt β
D ．“悟空”的质量为s 3 Gt 2β 4．(卫星与地面物体比较)“静止”在赤道上空的地球同步气象卫星把广阔视野内的气象数据发回地面，为天气预报提供准确、全面和及时的气象资料．设地球同步卫星的轨道半径是地球半径的n 倍，下列说法中正确的是( ) A ．同步卫星的向心加速度是地球表面重力加速度的1 n 倍 B ．同步卫星的向心加速度是地球表面重力加速度的1 n 倍 C ．同步卫星运行速度是近地卫星运行速度的1 n 倍 D ．同步卫星运行速度是近地卫星运行速度的 1n 倍 5．一颗人造卫星在如图1所示的轨道上绕地球做匀速圆周运动，其运行周期为4.8小时．某时刻卫星正好经过赤道上A 点正上方，则下列说法正确的是( ) A ．该卫星和同步卫星的轨道半径之比为1∶5 图1 B ．该卫星和同步卫星的运行速度之比为1∶35 C ．由题中条件和引力常量可求出该卫星的轨道半径 D ．该时刻后的一昼夜时间内，卫星经过A 点正上方2次 6．(多选)假设地球同步卫星绕地球运行的轨道半径是地球半径的6.6倍，地球赤道平面与地球公转平面共面．站在地球赤道某地的人，日落后4小时的时候，在自己头顶正上方观察到一颗恰好由阳光照亮的人造地球卫星，若该卫星在赤道所在平面内做匀速圆周运动．则此人造卫星( ) A ．距地面高度等于地球半径 B ．绕地球运行的周期约为4小时 C ．绕地球运行的角速度与同步卫星绕地球运行的角速度相同 D ．绕地球运行的速率约为同步卫星绕地球运行速率的1.8倍 7．(多选)欧洲航天局(ESA)计划于2022年发射一颗专门用来研究光合作用的卫星“荧光探测器”．已知地球的半径为R ，引力常量为G ，假设这颗卫星在距地球表面高度为h (h ＜R )的轨道上做匀速圆周运动，运行的周期为T ，则下列说法中正确的是( )